เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่นที่ใช้กับเครื่องยนต์

งานนำเสนอเรื่อง: "เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่นที่ใช้กับเครื่องยนต์"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่นที่ใช้กับเครื่องยนต์
งานช่างยนต์ 1 เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่นที่ใช้กับเครื่องยนต์

2 5.1 เชื้อเพลิง (Fuel) เชื้อเพลิง คือ วัสดุใดๆก็ตามที่สามารถติดไฟได้ และให้พลังงานความร้อนและแสงสว่าง เชื้อเพลิงมีธาตุ คาร์บอนและไฮโดรเจน เป็นองค์ประกอบ เชื้อเพลิง แบ่งเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ คือ 5.1.1 เชื้อเพลิงแข็ง เป็นเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็งที่อุณหภูมิปกติ ได้แก่ ไม้ ฟืน ถ่าน แกลบ ขี้เลื่อย ฟาง เป็นต้น 5.1.2 เชื้อเพลิงแก๊ส เดิมใช้ในการหุงต้มเป็นส่วนใหญ่ แต่เมื่อน้ำมันมีราคาสูงขึ้น เชื้อเพลิงแก๊สจึงถูกนำมาใช้ในรถยนต์และในงานอุตสาหกรรม เชื้อเพลิงเหลว ได้จากน้ำมันดิบ หรือน้ำมันปิโตรเลียม น้ำมันดิบเกิดจากซากพืชซากสัตว์ที่ตายทับถมกันเป็นเวลาล้านๆปี มีชั้นหินปูนปกคลุมชั้นน้ำมันดิบอยู่ น้ำมันดิบเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดรวมกัน

3

4

5 เชื้อเพลิงแก๊สได้มาจาก
แก๊สธรรมชาติ ( natural gas) มีทั้งชนิดที่พุ่งขึ้นมาเองจากใต้ดินเป็นแก๊สที่ไม่มีกำมะถันเจือปน เช่น แก๊สมีเทน ( Methane ,CH4) แก๊ส อีเทน (Ethane, C2H6) และที่ได้จากการ กลั่นน้ำมันดิบ ซึ่งมีกำมะถันปนอยู่ เวลานำไปใช้ต้องแยกกำมะถันออกก่อน แก๊สที่ได้จากการกลั่นน้ำมันนี้ บางทีเรียกว่า แก๊ส แอล พี จี LPG ( Liquefied Petrolium Gas) โปรดิวเซอร์แก๊ส ( Producer Gas) เป็นผลพลอยได้จากการถลุงเหล็ก เป็นแก๊สที่มีความร้อนสูงมาก บาย โปรดัก แก๊ส( By product Gas) เป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม จากอุตสาหกรรม ได้แก่ โรงงานอุตสาหกรรมถลุงเหล็ก จากเกษตรกรรม ได้แก่ แก๊สชีวภาพ

6 เชื้อเพลิงเหลว ได้จากน้ำมันดิบ ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท คือ
เชื้อเพลิงเหลว ได้จากน้ำมันดิบ ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท คือ แอสฟัลต์ เบส (Asphalt Base) เมื่อนำมากลั่นแล้ว กากสุดท้ายที่เหลือเป็นยางมะตอย ใช้ประโยชน์ในการลาดถนน พาราฟีน เบส เป็นสารผสมของสารไฮโดรคาร์บอนต่างๆ เมื่อนำมากลั่นแล้ว กากสุดท้ายเป็นพาราฟีน ซึ่งใช้ทำเทียนไขและขี้ผึ้ง มิกซ์ เบส น้ำมันดิบชนิดนี้ เมื่อนำมากลั่นแล้ว กากสุดท้ายที่เหลือมีทั้งแอสฟัลต์ และพาราฟีน น้ำมันดิบทั้ง 3 ประเภท เมื่อนำมาเข้าหอกลั่น จะได้น้ำมันต่างชนิดกันที่เป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ได้แก่ แก๊ส น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันเตา และ ยางมะตอย

7 การกลั่นน้ำมันดิบ คือการย่อยสลายสารประกอบไฮโดรคาร์บอน ที่เป็นส่วนประกอบของปิโตรเลียมออกเป็นกลุ่ม (Groups)หรือออกเป็น ส่วน (Fractions) ต่างๆโดยกระบวนการกลั่น (Distillation) ที่ยุ่งยากและซับซ้อนน้ำมันดิบในโรงกลั่นน้ำมันนั้นไม่เพียงแต่จะถูกแยก ออกเป็นส่วนต่างๆเท่านั้นแต่สิ่งเจือปน (Impurities)ชนิดต่างๆเช่นกำมะถันก็จะถูกขจัดออกไป โรงกลั่นน้ำมันอาจผลิตน้ำมัน แก๊สและ เคมีภัณฑ์ที่แตกต่างกันออกมาได้มากมายถึง๘๐ ชนิด ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดคือเชื้อเพลิงชนิดต่างๆจากน้ำมัน ส่วนที่ เบากว่า(Lighter fractions)เช่นน้ำมันเบนซิน (Petrol หรือ Gasoline) พาราฟิน (Parafin หรือ Kerosene)เบนซีน(Benzene) แต่น้ำมันส่วนที่หนักกว่า Heavier fractions) เช่นน้ำมันดีเซล (Diesel) น้ำมันหล่อลื่น (Lubricants) และน้ำมันเตา (Fuel oils) ก็นับได้ว่ามีความสำคัญเช่นกัน

8 นอกเหนือไปจากนี้ก็มีสารเหลือค้าง (Residues) อีกหลายชนิดเกิดขึ้นเช่น ถ่านโค้ก (Coke) แอสฟัลต์ (Asphalt) และบิทูเม็น (Bitumen) หรือ น้ำมันดิน (Tar) และขี้ผึ้ง (Wax หรือ Vaseline) ก็อาจได้รับการสกัดออกมารวมทั้งยังมีแก๊สชนิดต่างๆ เกิดขึ้นด้วย เช่นบิวเทน (Butane) และโพรเพน (Propane) น้ำมันส่วนที่หนักกว่าและแก๊สชนิดต่างๆที่เกิดขึ้นนั้นยังสามารถนำไปแปรรูปทางเคมีต่อ ไปทำให้เกิดเป็นแก๊สที่มีคุณค่าขึ้นอีกหลายชนิดรวมทั้งได้รับน้ำมันเตาในปริมาณที่มากขึ้น

9 5.2 กระบวนการกลั่น การกลั่นน้ำมันดิบ ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ดังนี้
5.2 กระบวนการกลั่น การกลั่นน้ำมันดิบ ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ดังนี้ 5.2.1 การแยก เริ่มจากจุดเดือดต่ำ – อุณหภูมิสูง อุณหภูมิ 30 –70 oC ได้แก๊ส หุงต้ม อุณหภูมิ 40 – 200 oC ได้น้ำมันเบนซิน ( Benzine) อุณหภูมิ 150 – 300 oC ได้ น้ำมันก๊าด( Kerosine) อุณหภูมิ 300 – 350 oC ได้น้ำมันดีเซล (Diesel) อุณหภูมิ 350 oC ขึ้นไป ได้น้ำมันเตา ( Heavy Fuel Oil) ที่เหลือเป็น ยางมะตอย และ พาราฟีน

10 แสดงหอกลั่นน้ำมันดิบ

11 แสดงหอกลั่นน้ำมันดิบ

12 5.2.2 การเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี โดยทำให้โมเลกุลของน้ำมันหนัก แตกตัวด้วยกรรมวิธีทางเคมี เกิดเป็นน้ำมันเบาได้ เช่น น้ำมันดีเซลมีสูตรโครงสร้าง C30C35 ทำให้แตกตัวเหลือ C5C10 เท่ากับสูตรโครงสร้างของน้ำมันเบนซินได้ 5.2.3 การปรับปรุงคุณภาพ โดยทำให้น้ำมันมีคุณสมบัติดีขึ้น เช่นเติมสารป้องกันสนิม สารหล่อลื่น หรือสกัดสารที่ไม่พึงประสงค์ออก เช่น กำมะถัน 5.2.4 การประสม ทำให้น้ำมันง่ายต่อการสังเกต เพื่อแยกประเภทหรือทำให้น้ำมันมีประสิทธิภาพในการทำงานดีขึ้น เช่น สี กลิ่น สารเพิ่มค่าออกเทน นัมเบอร์ ( Octane Number)

13 5.3 น้ำมันเบนซิน น้ำมันเบนซิน (benzine fuel) ประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นองค์ประกอบหลัก และจะมีไฮโดรเจนยึดเกาะกันในรูปของโซ่พาราฟินซึ่งได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบ ไอของน้ำมันเบนซินสามารถลุกเป็นไฟได้ง่าย จึงนิยมนำมาใช้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีนซึ่งเป็นเครื่องยนต์ที่มีการจุดระเบิดด้วยประกายไฟ น้ำมันเบนซินจึงมีคุณลักษณะที่สำคัญดังนี้ 5.3.1 ระเหยกลายเป็นไอได้ง่ายที่อุณหภูมิปกติ 5.3.2 มีจุดวาบไฟต่ำ ( - 10 ถึง องศาเซลเซียส) จุดติดได้ง่าย 5.3.3 มีความถ่วงจำเพาะต่ำ (0.600 ถึง 0.780) 5.3.4 เป็นสารละลายน้ำมันเครื่องและยางได้ 5.3.5 ให้ความร้อนสูงประมาณ 9,500 ถึง 10,500 กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัม

14 5.3.6 มีการตกค้างของไฮโดรคาร์บอนภายหลังจากการ
เผาไหม้น้อย 5.3.7 มีจุดไหลเทที่ดี 5.3.8 มีออกเทนสูง 5.3.9 มีความสามารถในการจุดระเบิดสูง สตาร์ทติดง่าย เพราะระเหยกลายเป็นไอได้อย่างรวดเร็วในขณะที่เครื่องยนต์ยังมีอุณหภูมิที่ต่ำอยู่ มีอัตราส่วนผสมที่พอเหมาะ อัตราส่วนผสมของน้ำมันเบนซินจะต้องพอเหมาะในการเผาไหม้ตามทฤษฎี (14.7 : 1) น้ำมันเบนซินจะต้องมีสารบางชนิดที่เติมในน้ำมันเพื่อให้มีการระเหยตัวยากขึ้น เป็นการป้องกันการเกิดเวเปอร์ล็อคภายในระบบจ่ายเชื้อเพลิง

15 การเกิดเวเปอร์ล็อค ถ้าน้ำมันมีการระเหยตัวเป็นไอที่รวดเร็วและได้รับความร้อนจากเครื่องยนต์ จะกลายเป็นไอขึ้นภายในปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง มีฟองและเกิดเวเปอร์ล็อคขึ้นภายในปั๊ม เป็นสาเหตุให้น้ำมันเชื้อเพลิงไม่สามารถจ่ายไปยังคาร์บูเรเตอร์ ทำให้เกิดอาการสะดุดและดับ ดังนั้นอัตราการระเหยตัวกลายเป็นไอได้อย่างรวดเร็วของน้ำมันเบนซินจะต้องถูกแก้ไขปรับปรุงให้ลดลง โดยการเพิ่มท่อน้ำมันไหลกลับของน้ำมันเชื้อเพลิงเมื่อเกิดเวเปอร์ล็อคขึ้นภายในปั๊ม

16 5.4 น้ำมันดีเซล น้ำมันดีเซล (diesel fuel) เป็นน้ำมันเชื้อเพลิงที่ได้รับจากกระบวนการกลั่นน้ำมันดิบเช่นเดียวกับน้ำมันเบนซินประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเป็นหลัก ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซล น้ำมันดีเซลมีคุณสมบัติที่สำคัญดังนี้ 5.4.1 การระเหยตัว น้ำมันดีเซลประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนผสมอยู่ จึงทำให้มีกำลังความร้อนต่อหน่วยที่ต่ำ การกระจายตัวผสมกับอากาศจึงไม่ดี ดังนั้นน้ำมันที่สถานีบริการน้ำมันจึงต้องเติมสารผสมให้มีจุดเดือดผสมอยู่มาก

17 5.4.2 ความถ่วงจำเพาะ โดยปกติน้ำมันดีเซลจะมีความถ่วงจำเพาะที่อยู่ระหว่าง ถึง ความถ่วงจำเพาะจะเพิ่มขึ้นตามจุดเดือดและความหนืดที่สูงขึ้น ถ้าความถ่วงจำเพาะมีมาก ความร้อนก็จะเพิ่มมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม ถ้าความถ่วงจำเพาะมีน้อย ความร้อนก็จะลดลง ทำให้สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง ดังนั้นถ้าความถ่วงจำเพาะมีการเปลี่ยนแปลง การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วยเช่นกัน ส่วนการระเหยจะลดลง 5.4.3 จุดไหลเท เป็นจุดของอุณหภูมิที่ต่ำสุดที่ทำให้น้ำมันหยุดไหลดังนั้นถ้าน้ำมันดีเซลมีจุดไหลเทที่สูง ประสิทธิภาพของปั๊มฉีดเชื้อเพลิงจะลดลง กรองเชื้อเพลิงจะตัน การฉีดให้เป็นฝอยจะยากขึ้นด้วยเหตุนี้จุดไหลเทของน้ำมันเชื้อเพลิงที่ดีก็คือจะต้องต่ำกว่าอุณหภูมิภายนอก

18 5.4.4 ปริมาณกำมะถันที่ผสมอยู่ กำมะถันที่ผสมอยู่ในน้ำมันดีเซล เมื่อเกิดการเผาไหม้จะกลายเป็นซัลเฟอร์ ไดออกไซด์ (SO2) ถ้าไอน้ำเข้าผสมกับไอเสีย ก็จะเกิดเป็นกรดกำมะถัน (H2SO4) ขึ้นภายในกระบอกสูบ เกิดการกัดกร่อนขึ้นภายในกระบอกสูบ แหวนสูบ ดังนั้นกำมะถันที่ผสมอยู่ในน้ำมันดีเซลจึงไม่ควรเกิน 0.5 % 5.4.5 ความหนืด น้ำมันดีเซลจะต้องมีองศาความหนืดที่พอเหมาะ เพื่อที่จะทำให้การกระจายตัวเป็นฝอยละอองของน้ำมันได้ดี มีการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ แต่อย่างไรก็ตาม ถ้าความหนืดของน้ำมันมีมากเกินไป ก็จะทำให้การกระจายตัวไม่ดีเมื่อเป็นฝอยออกไป ซึ่งมันจะผสมกับอากาศไม่ทั่วถึง เมื่อเกิดการเผาไหม้จะเกิดควันดำ

19 5.4.6 ความสามารถในการติดไฟ น้ำมันดีเซลที่ดีจะต้องมีคุณสมบัติที่ป้องกันการน็อคที่ดี ซึ่งเรียกว่า ค่าซีเทน ค่าซีเทนก็คือองศาของความสามารถในการติดไฟ ค่าซีเทนนัมเบอร์จึงเป็นปัจจัยที่สำคัญที่แสดงถึงความล่าช้าของการจุดระเบิดของน้ำมันดีเซลที่ฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ ดังนั้นถ้ามีค่าซีเทนนัมเบอร์สูง จะทำให้การกระจายตัวของน้ำมันไม่ดี การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ (ควันดำ) ค่าซีเทนนัมเบอร์โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 40 ถึง 45 น้ำมันดีเซลที่มีค่าซีเทนนัมเบอร์ 45 หมายความว่าน้ำมันนั้นมีซีเทนผสมอยู่ 45 ส่วน และมีอัลฟาเมทิลแนฟทาลีนผสมอยู่ 55 ส่วน

20 5.5 สารหล่อลื่น สารหล่อลื่นที่ใช้กับรถยนต์ได้แก่ น้ำมันเครื่องซึ่งใช้หล่อลื่นชิ้นส่วนต่าง ๆ ของเครื่องยนต์ มีทั้งน้ำมันเครื่องที่ใช้กับเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล น้ำมันเกียร์ และจาระบี สารหล่อลื่นที่ใช้กับรถยนต์ส่วนใหญ่ผลิตจากน้ำมันดิบ สารเติมเต็ม และสารสังเคราะห์ 5.5.1 น้ำมันเครื่อง น้ำมันเครื่อง (oil) เป็นสารหล่อลื่นเครื่องยนต์ซึ่งมีพื้นฐานที่ผลิตมาจากน้ำมันดิบและสารเติมเต็มเพื่อเพิ่มคุณภาพโดยจะทำหน้าที่หล่อลื่นชิ้นส่วนต่าง ๆ ภายในเครื่องยนต์ ดังนั้นน้ำมันเครื่องจึงต้องมีคุณลักษณะที่สำคัญดังต่อไปนี้

21 1. หน้าที่หล่อลื่น น้ำมันเครื่องที่ใช้หล่อลื่นผิวสัมผัสของโลหะในเครื่องยนต์ด้วยการทำหน้าที่เป็นฟิล์มน้ำมันเคลือบอยู่ระหว่างผิวโลหะทั้งสองที่เสียดสีกัน จึงช่วยลดความฝืดระหว่างผิวโลหะและลดการสึกหรอให้น้อยลง

22 2. หน้าที่ในการระบายความร้อน ในช่วงที่ชิ้นส่วนต่าง ๆ ของเครื่องยนต์กำลังทำงานอยู่ จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่เสียดสีกันจนเกิดความร้อน ซึ่งจะรวมทั้งความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้น้ำมันเครื่องจากปั๊มน้ำมันจะถูกส่งไปหล่อลื่นชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่เคลื่อนที่นั้น ทั้งนี้เพื่อทำหน้าที่ลดการสึกหรอ และพร้อมกันนั้นเมื่อไหลกลับสู่อ่างน้ำมันเครื่อง ก็จะพาเอาความร้อนจากชิ้นส่วนที่เกิดการเสียดทานกลับลงมาด้วย จึงเป็นการช่วยระบายความร้อนให้กับชิ้นส่วนของเครื่องยนต์อีกทางหนึ่ง

23 3. หน้าที่ในการป้องกันสนิมและการกัดกร่อน การเผาไหม้ภายในเครื่องยนต์จะทำให้เกิดความชื้นและไอน้ำขึ้น เป็นสาเหตุทำให้เกิดสนิมขึ้นกับชิ้นส่วนต่าง ๆ ของเครื่องยนต์ และผลจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงนั้นยังทำให้เกิดกรดกำมะถัน (H2SO4) กัดกร่อนชิ้นส่วนที่สำคัญอย่างเช่นแบริ่ง เป็นต้น ดังนั้นน้ำมันเครื่องที่ดีจึงจำเป็นจะต้องเติมสารป้องกันสนิมและการกัดกร่อน 4. หน้าที่ในการป้องกันการรั่วของกำลังอัด น้ำมันเครื่องที่ดีจะต้องมีลักษณะของความหนืดในการที่จะเป็นฟิล์มบางๆเคลือบผนังกระบอกสูบ เพื่อทำหน้าที่กันการรั่วของกำลังอัดภายในกระบอก สูบ ผ่านแหวนลูกสูบที่สัมผัสกับผนังกระบอกสูบให้ไหลผ่านลงไปยังห้องแครงค์ของเครื่องยนต์ และยังช่วยหล่อลื่นให้แหวนลูกสูบเคลื่อนตัวได้ง่ายภายในกระบอกสูบ ทำให้เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพที่ดีตลอดระยะเวลาของการทำงาน

24 5. หน้าที่ในการรักษาความสะอาด การเผาไหม้ภายในกระบอกสูบจะทำให้เกิดเขม่าของคาร์บอนเกาะติดตามหัวลูกสูบ ลิ้น และผนังกระบอกสูบ น้ำมันเครื่องจะทำหน้าที่ชะล้างเขม่าและสิ่งสกปรกออกจากผิวโลหะ ดังนั้นน้ำมันเครื่องที่ดีต้องมีสารชะล้างผสมอยู่ในน้ำมันเครื่อง และหลังจากใช้งานแล้วจะมีสีดำ สาเหตุเนืองมาจากการชะล้างสิ่งสกปรก แต่เมื่อนำกลับมาใช้ใหม่ จะต้องได้รับการกรองสิ่งสกปรกเสียก่อนเพื่อให้มีประสิทธิภาพในการหล่อลื่นได้ตลอดเวลา

25 5.5.2 คุณสมบัติของน้ำมันเครื่อง
น้ำมันเครื่องเป็นน้ำมันที่ใช้หล่อลื่นชิ้นส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์ที่ต้องรับโหลดการทำงาน อย่างหนักของเครื่องยนต์ ดังนั้นเมื่อใช้ไปนาน ๆ มันก็ย่อมที่จะมีการเสื่อมคุณภาพ ด้วยเหตุนี้บริษัทผู้ผลิตน้ำมันเครื่อง จึงได้พยายามผลิตน้ำมันเครื่องให้มีคุณภาพที่สูงเพียงพอที่จะใช้งานเบาและหนักของเครื่องยนต์ได้ดี ซึ่งก็ย่อมมีราคาในการผลิตที่สูง ดังนั้นจึงต้องพิจารณาคุณภาพของน้ำมันเครื่องที่จะนำมาใช้งานให้มีคุณภาพที่ดีอยู่เสมอซึ่งคุณสมบัติของน้ำมันเครื่องที่ดีจะได้จากการทดสอบของคุณสมบัติที่จำเป็นดังนี้

26 1. ความหนืด น้ำมันเครื่องจะต้องเป็นฟิล์มบาง ๆ อยู่ระหว่างผิวหน้าของชิ้นส่วนที่หล่อลื่นเนื่องจากมีความหนืดสูง เป็นการช่วยลดความฝืด แต่อย่างไรก็ตาม ค่าความหนืดของน้ำมันเครื่องที่มีคุณภาพที่ดีจะต้องรักษาการเป็นฟิล์มบาง ๆ คงที่ ไม่ว่าจะมีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปก็ตาม ค่าความหนืดของน้ำมันเครื่องนั้นได้กำหนดมาตรฐานขึ้นโดยสมาคมวิศวกรรมยานยนต์ (Society of Automotive Engineering : SAE) เพื่อให้ง่ายต่อผู้ใช้ ซึ่งเรียกว่า ดัชนีความหนืด เช่น SAE 10 , 20 , 30 , 40 เป็นต้น ดังนั้นในการเลือกใช้น้ำมันเครื่องเบอร์ใด ควรจะรู้ค่าดัชนีของน้ำมันเป็นเบื้องต้นเสียก่อน ค่าดัชนีความหนืดที่มากจะมีความหนืดที่สูง ปัจจุบันนิยมใช้น้ำมันเครื่องชนิดเกรดรวม (multi grade) เช่น 10W40 (W หมายถึง Winter) น้ำมันเครื่องชนิดนี้จะใช้ได้กับอุณหภูมิที่หนาวและร้อน

27 2. กำมะถัน น้ำมันเครื่องไม่ควรมีกำมะถันปะปนอยู่ เพราะถ้ามันรวมตัวกับน้ำจะกลายเป็นกรดกำมะถัน (H2SO4) กัดกร่อนชิ้นส่วนรถยนต์ให้สึกหรอเร็วยิ่งขึ้น 3. เถ้า น้ำมันเครื่องที่ผ่านกรรมวิธีในการผลิตจะต้องไม่มีเถ้าปะปนอยู่ เนื่องจากเมื่อใช้งานน้ำมันเครื่องจะมีฝุ่นละอองและเศษโลหะเพิ่มมากขึ้น จะทำให้น้ำมันเครื่องที่ไปหล่อลื่นกระบอกสูบทำให้กระบอกสูบและลูกสูบสึกหรอเร็วขึ้น

28 4. กรด น้ำมันเครื่องที่ดีจะต้องไม่มีกรดเจือปนอยู่ เพราะจะทำให้เกิดการกัดกร่อนผิวหน้าของโลหะที่มีการเสียดสีกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้น้ำมันเครื่องไปนาน ๆ จะเกิดกรดขึ้นได้ เนื่องจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจะให้กำมะถันรวมตัวกับน้ำกลายเป็นกรดขึ้น กรดกับน้ำและเขม่าเมื่อรวมตัวกันจะทำให้เกิดตะกอนอุดตันช่องว่างเดิมของน้ำมันเครื่อง ด้วยเหตุนี้น้ำมันเครื่องที่นำมาใช้ควรมีสภาวะเป็นกลาง

29 5. จุดวาบไฟ (Flash Point) เป็นจุดที่น้ำมันเครื่องได้รับอุณหภูมิความร้อนแล้วเกิดการระเหยและติดไฟซึ่งโดยทั่วไปแล้วจุดวาบไฟของน้ำมันเครื่องจะอยู่ระหว่าง 185 ถึง 260 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม ถ้าน้ำมันเครื่องมีจุดวาบไฟที่ต่ำเกินไป จะทำให้น้ำมันเครื่องเกิดการระเหยตัวเป็นแก๊สที่พร้อมจะลุกไหม้ถ้ามีโอกาสรวมตัวกับอากาศ ดังนั้นน้ำมันเครื่องที่ดีไม่ควรที่จะมีจุดวาบไฟที่ต่ำ 6. ต้านการรวมตัวกับออกซินเจน เมื่อใช้งาน น้ำมันเครื่องจะได้รับความร้อนจนกลายเป็นไอกระจายอยู่ภายในห้องเพลาข้อเหวี่ยง บางครั้งจำเป็นจะต้องผสมคลุกเคล้ากับอากาศที่เข้าไปภายในห้องเพลาข้อเหวี่ยง ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับออกซิเจนเกิดเป็นยางเหนียว (gum) จับเกาะอยู่บริเวณร่องแหวนและอุดตันช่องทางเดินน้ำมันเครื่อง ดังนั้นน้ำมันเครื่องที่นำมาใช้กับเครื่องยนต์ที่ดีจะต้องไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับออกซิเจน

30 7. น้ำ น้ำมันเครื่องที่ดีจะต้องไม่มีน้ำและตะกอนปนอยู่ แต่ถ้ามี เมื่อน้ำมันเครื่องได้รับความร้อนจะกลายเป็นไอ และเมื่อเกิดการเผาไหม้ น้ำจะรวมตัวกับน้ำมันเครื่อง ทำให้ประสิทธิภาพการหล่อลื่นลดลง ชิ้นส่วนจะเกิดการสึกหรอที่รวดเร็วยิ่งขึ้น 8. สี น้ำมันเครื่องที่มีคุณภาพดี เมื่อทำการหล่อลื่นจะมีสีคล้ำ เนื่องจากชะล้างเอาคราบเขม่าที่เกิดจากการเผาไหม้ แต่ถ้าสีไม่เปลี่ยนแปลง ไม่ควรนำมาใช้ 9. ความถ่วงจำเพาะ น้ำมันเครื่องที่ดี ความถ่วงจำเพาะ API (American Petroleum Institute) จะไม่เปลี่ยนแปลง

31 5.5.3 สารเพิ่มเติมของน้ำมันเครื่อง
น้ำมันเครื่องเป็นน้ำมันพื้นฐานที่ผ่านขั้นตอนในการปรับปรุง โดยการเติมสารเคมีเพิ่มคุณภาพ จึงทำให้น้ำมันเครื่องมีคุณสมบัติในตัวเองดังนี้ 1. มีความหนืดที่เหมาะสมกับการใช้งาน (Optimum) การเลือกความหนืดให้เหมาะสมกับการใช้งานของเครื่องยนต์แต่ละชนิดและอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ความหนืดก็คือความต้านทานของการไหลของน้ำมันเครื่องโดยวัดอุณหภูมิหนึ่ง น้ำมันเครื่องที่มีความหนืดต่ำก็จะไหลง่าย สำหรับน้ำมันเครื่องที่มีความหนืดสูงจะไหลช้าเพราะมีความหนืดสูง หน่วยของการวัดค่าความหนืดมีหน่วยเป็นเซนติสโตกส์ (centistoke ,cst) ตามมาตรฐาน SAE (Society of Automotive Engineering) โดยกำหนดค่าความหนืดดังแสดงในตารางที่ 5.1

32 ความหนืด CP ที่อุณหภูมิ (0C) ความหนืด cst 100 0C
เบอร์น้ำมันเครื่อง ความหนืด CP ที่อุณหภูมิ (0C) ความหนืด cst 100 0C ต่ำสุด สูงสุด 10 W 15W 20W 25W 20 30 40 50 C C C C - 4.1 5.6 9.3 12.5 16.3 21.9 ตารางที่ 5.1 ค่าความหนืดตามมาตรฐาน SAE

33 2. ดัชนีความหนืดสูง (Viscosity Index) น้ำมันเครื่องที่มีดัชนีความหนืดสูงจะรักษาความหนืดไว้ได้ตลอดเวลา เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น น้ำมันเครื่องจะต้องไม่ใสและไม่ข้นเกินไป ในขณะสตาร์ทเครื่องยนต์ที่อุณหภูมิต่ำ การไหลหมุนเวียนของน้ำมันเครื่องในระบบหล่อลื่นจะต้องสะดวกและง่ายต่อการหล่อลื่นชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ เพราะในการเคลือบผิวโลหะของน้ำมันเครื่องจะต้องสามารถรักษาระดับความชื้นของอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปได้ 3. มีความต้านทานการรวมตัวกับออกซิเจน น้ำมันเครื่องจะมีส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน และจะทำปฏิกิริยารวมตัวกับออกซิเจนในอากาศ การรวมตัวที่เกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส ผลที่ตามมาจะทำให้น้ำมันเครื่องที่นำมาใช้กับเครื่องยนต์ ถ้าเป็นน้ำมันเครื่องประเภทพาราฟินิกจะมีความอยู่ตัวที่ดีกว่า แต่ถ้าเป็นเนฟทานิกจะมีความอยู่ตัวที่ด้อยกว่า

34 4. มีสารป้องกันการสึกหรอ (Anti - Wear) ชิ้นส่วนที่สึกหรอมากที่สุดของเครื่องยนต์ได้แก่ แหวนกระบอกสูบ ลูกเบี้ยว และกลไกของลิ้นไอดีและไอเสีย สารป้องกันการสึกหรอที่เติมลงในน้ำมันเครื่องจะทำหน้าที่ช่วยยืดอายุการทำงานของชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ดังที่กล่าวมาแล้วให้ลดการสึกหรอลงได้มาก 5. มีสารป้องกันการเกิดฟอง (Anti - Foam) ในน้ำมันเครื่องจะเติมสารป้องกันการเกิดฟอง เพื่อทำให้ฟองอากาศที่เกิดขึ้นในน้ำมันเครื่องละลายตัวได้ง่าย ถ้าน้ำมันเครื่องเกิดฟองมาก จะทำให้โลหะเกิดการสัมผัสกันโดยตรงและจะมีผลเสียตามมาคือการสึกหรอของโลหะที่สัมผัสกันเร็วขึ้น 6. ป้องกันการเกิดสนิม (Anti - Rust) ชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ส่วนใหญ่จะทำด้วยโลหะและจะเกิดสนิมได้ง่าย น้ำมันเครื่องจะเป็นตัวเคลือบไม่ให้ออกซิเจนเข้าทำปฏิกิริยากับโลหะที่อาจทำให้เกิดสนิมได้

35 7. มีการระเหยต่ำ (Low Volality) เพราะมีจุดวาบไฟสูง ทำให้ทนต่อความร้อนได้ดี ไม่เผา ไหม้ง่าย จึงทำให้ไม่สิ้นเปลืองน้ำมันเครื่อง 8. มีคุณสมบัติในการชะล้าง (Detergency) เมื่อเกิดการเผาไหม้ภายในเครื่องยนต์ จะทำให้เกิดคราบของเขม่าและสิ่งสกปรกติดตามชิ้นส่วนต่าง ๆ ของเครื่องยนต์ ดังนั้นน้ำมันเครื่องที่ดีจะต้อง ชะล้างสิ่งสกปรกโดยการผ่านการกรองทำความสะอาดเอาสิ่งสกปรกออก เพื่อทำให้น้ำมันเครื่องสะอาด การไหลหมุนเวียนหล่อลื่นชิ้นส่วนเครื่องยนต์มีประสิทธิภาพที่ดี

36 9. มีคุณสมบัติกระจายสิ่งสกปรก (Dispersancy) น้ำมันเครื่องมีประสิทธิภาพที่ดีเมื่อทำการชะล้างสิ่งสกปรกลงสู่อ่างน้ำมันเครื่อง จะต้องมีสารที่ทำหน้าที่กระจายสิ่งสกปรกไม่ให้รวมตัวกัน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการอุดตันที่ท่อทางเดินของน้ำมันเครื่องเมื่อนำกลับมาใช้ใหม่อีกครั้ง 10. มีสารลดความฝืด (Anti - Friction) คุณสมบัตินี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับน้ำมันเครื่องที่ดีที่จะต้องช่วยลดความฝืดของชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ เพื่อช่วยลดการสึกหรอและความร้อนอันเนื่องมาจากการเสียดทานได้อย่างดี

37 5.5.4 มาตรฐานน้ำมันเครื่อง
เพื่อให้สอดคล้องกับวิวัฒนาการของเครื่องยนต์และให้เหมาะสมกับการใช้งานในสภาวะต่าง ๆ ของเครื่องยนต์ สถาบันต่าง ๆ จึงได้ทำการทดสอบน้ำมันเครื่อง และมาตรฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายก็คือมาตรฐาน API (American Petroleum Institute) ซึ่งได้กำหนดมาตรฐานน้ำมันเครื่องเป็น 2 ประเภทด้วยกันคือ 1. API ได้กำหนดมาตรฐานน้ำมันเครื่องที่ใช้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน โดยใช้สัญลักษณ์ S (Station service) 2. API ได้กำหนดมาตรฐานน้ำมันเครื่องที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล โดยใช้สัญลักษณ์ C (Commercial service)

38 สำหรับสมรรถนะของเครื่องยนต์แก็สโซลีนตามมาตรฐาน API มีอยู่ 7 ระดับด้วยกันดังนี้
1. SA เป็นน้ำมันเครื่องที่มีคุณสมบัติที่มีตามธรรมชาติ ไม่มีสารเพิ่มคุณภาพ ใช้กับเครื่องยนต์รุ่นเก่า เครื่องยนต์หมุนรอบช้า ในปัจจุบันไม่นิยมใช้แล้ว 2. SB เป็นน้ำมันมาตรฐาน ใช้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีนรอบต่ำ กำลังอัดต่ำ มีสารป้องกันการรวมตัวของออกซิเจน ลดการสึกหรอ แต่ไม่ควรใช้กับเครื่องยนต์ในสมัยใหม่ 3. SC สำหรับรถยนต์นั่งในปี 1964 ถึง 1967 มีคุณสมบัติในการป้องกันการตกตะกอนของคราบเขม่าและสิ่งสกปรกที่อุณหภูมิต่ำและสูง มีสารเพิ่มคุณภาพต้านทานการกัดกร่อน ป้องกันสนิม และลดการสึกหรอ

39 4. SD เป็นน้ำมันเครื่องมาตรฐานที่ได้ทำการปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพในการชะล้าง เพิ่มสารเช่นเดียวกับ SC แต่เพิ่มปริมาณการผสมให้มากกว่า SC มาตรฐานจึงสูงกว่า SC ใช้กับรถยนต์ในปี 1968 ถึง 1970 5. SE ใช้กับรถยนต์นั่งและรถบรรทุกเล็กรุ่นปี 1978 เป็นต้นไป ทำให้เพิ่มกำลังม้ามากขึ้น กำลังอัดสูง รอบเครื่องยนต์สูงกว่า SD 6. SF เป็นน้ำมันเครื่องที่เติมสารต้านทานการรวมตัวกับออกซิเจน และใช้กับเครื่องยนต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้มีกำลังม้ามากขึ้น ต้องการแรงบิดสูง ตลอดจนใช้กับเครื่องยนต์ที่ติดเทอร์โบชาร์จได้ ใช้กับรถยนต์ปี 1980 7. SG เป็นน้ำมันเครื่องที่มีมาตรฐานสูงสุดของน้ำมันเครื่อง สำหรับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน เน้นการสึกหรอบริเวณลิ้น และยังเน้นในด้านการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง

40 สำหรับสมรรถนะของเครื่องยนต์ดีเซลมาตรฐาน API มี 6 ระดับด้วยกันคือ
1. CA เป็นน้ำมันเครื่องที่ใช้กับงานขนาดเบาและปานกลาง เหมาะใช้กับเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพที่ดี ปัจจุบันไม่เป็นที่นิยมใช้แล้ว 2. CB น้ำมันเครื่องที่ใช้กับเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงคุณภาพต่ำ (มีกำมะถันสูง) โดยใช้สารป้องกันการกัดกร่อนที่แบริ่งและเขม่าที่อุณหภูมิสูง 3. CC ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลที่มีเทอร์โบชาร์จและเครื่องยนต์ธรรมดา หรือเรียกน้ำมัน HD มีสารชะล้างเขม่า กระจายตะกอน ต้านทานสนิมและการกัดกร่อนที่ดี

41 4. CD เป็นมาตรฐานที่เหมาะกับเครื่องยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จที่รอบการทำงานสูง และใช้น้ำมันที่มีปริมาณกำมะถันสูง 5. CE เป็นน้ำมันเครื่องประเภทเกรดรวมสำหรับเครื่องยนต์ในปัจจุบัน มีคุณสมบัติพิเศษในการควบคุมเขม่าที่บริเวณลูกสูบและแหวน ทำให้แหวนมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน อัตราการสิ้นเปลืองของน้ำมันเครื่องให้น้อยลง 6. CF – 4 ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลที่มีรอบการทำงานสูง ติดเทอร์โบชาร์จ มีมาตรฐานสูงกว่า CE ประกอบด้วยสารป้องกันเขม่าบนหัวลูกสูบและช่วยประหยัดน้ำมัน

42 5.5.5 จาระบี จาระบี (grease) เป็นสารหล่อลื่นกึ่งเหลวกึ่งแข็งสำหรับ
จาระบี จาระบี (grease) เป็นสารหล่อลื่นกึ่งเหลวกึ่งแข็งสำหรับ ใช้ในบริเวณที่น้ำมันเครื่องไม่สามารถทำการหล่อลื่นได้ จาระบีเป็นส่วนผสมระหว่างน้ำมันหล่อลื่นกับสารที่ทำให้ข้นเหนียว ซึ่งได้แก่สารจำพวกสบู่ ซึ่งก็มีอยู่หลายชนิดแต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติในการใช้งานที่แตกต่างกัน นอกจากนี้จะต้องเติมหัวเชื้อเพื่อให้ได้คุณภาพที่เหมาะสมกับการใช้งาน

43 จาระบีทนความร้อน

44 จาระบีเหลว

45 คุณสมบัติของจาระบีขึ้นอยู่กับชนิดของสบู่ที่นำมาใช้ในการผลิต จาระบีที่ใช้กับรถยนต์ทั่ว ๆ ไปมีดังนี้
1. จาระบีอะลูมิเนียม (Aluminium Grease) เป็นจาระบีที่ประกอบด้วยสารสบู่จำพวกอะลูมิเนียม จาระบีชนิดนี้มีคุณสมบัติเหนียวข้น ทนน้ำ แต่ไม่ทนความร้อน ใช้กันอย่างแพร่หลายในการหล่อลื่นเครื่องล่างของรถยนต์ 2. จาระบีโซเดียม (Sodium Grease) มีส่วนผสมของสารสบู่จำพวกโซเดียม เป็นจาระบีที่มีคุณสมบัติในการทนความร้อนได้ดี ป้องกันน้ำได้ไม่ดีเหมือนจาระบีชนิดอื่น ๆ มีความเหนียวข้นในการหล่อลื่นชิ้นส่วนของรถยนต์ที่หมุน ได้แก่ ตลับลูกปืนล้อรถยนต์ และข้อต่ออ่อนเพลากลางรถยนต์ จาระบีชนิดนี้บางทีเรียกว่าจาระบีไฟเบอร์

46 3. จาระบีแคลเซียม (CalciumGrease) เป็นจาระบีที่มีส่วนผสมของสารสบู่จำนวนแคลเซียม ซึ่งมีคุณสมบัติในการทนความร้อน รับแรงกดสูง และป้องกันน้ำได้เป็นอย่างดี ซึ่งจาระบีชนิดนี้เรารู้จักกันดีว่าจาระบีถ้วย 4. จาระบีเกรดรวม (Multigrade Grease) เป็นจาระบีที่รวมเอาคุณสมบัติที่ดีของจาระบีแต่ละชนิดมารวมกัน ใช้งานได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงสภาพการใช้งานและสภาพการทำงานของรถยนต์ จาระบีชนิดนี้มีคุณสมบัติทนแรงกดสูง ทนน้ำและความร้อนได้ดี ซึ่งปัจจุบันบริษัทผู้ผลิตรถยนต์และบริษัทผลิตน้ำมันได้ผลิตจาระบีชนิดนี้ออกมาใช้งานกับการหล่อลื่นของรถยนต์

47 ค่าความอ่อน – แข็งของจาระบี ค่าความอ่อน – แข็งของจาระบีขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ของสบู่และความหนืดของน้ำมันพื้นฐาน วัดเป็นความลึกเจาะ ตามมาตรฐานของสถาบันจาระบี NLGI (National Lubricating Grease Institute) เป็นผู้กำหนดเกรดดังแสดงในตารางที่ 5.2 เบอร์จาระบี ความลึกเจาะที่ 25๐C 1 2 3 4 5 6 355 – 385 310 – 340 265 – 295 220 – 250 175 – 205 130 – 160 84 – 115

48 เครื่องมือวัดความอ่อน-แข็งของจาระบี เรียกว่า Penetrometer

49 คำถามทบทวน 1. ธาตุที่เป็นองค์ประกอบที่สำคัญในเชื้อเพลิงคือธาตุใด
2. แก๊ส แอล พี จี (LPG) ได้จากอะไร เดิมถูกใช้ในด้านใดก่อนจะถูกนำมาใช้ในรถยนต์ 3. เชื้อเพลิงเหลว ได้จากอะไร เกิดขึ้นได้อย่างไร 4. กระบวนการในการกลั่นน้ำมันมีกี่ขั้นตอน อะไรบ้าง 5. การเกิดเวเปอร์ล็อคในระบบจ่ายเชื้อเพลิง เกิดขึ้นได้อย่างไร 6. น้ำมันเครื่องที่ใช้ในรถยนต์ มีหน้าที่อย่างไรบ้าง 7. การที่ชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ถูกกัดกร่อนนั้น มีสาเหตุมาจากอะไร 8. จงบอกความหมายของ SAE และ API 9. จาระบี ทำจากอะไร มีหน้าที่อย่างไร 10. NLGI คืออะไร